【参赛作品】甲基汞可诱发大脑兴奋中毒,茶多酚具有保护作用

汞即人们俗称的水银,在常温下即可蒸发为汞蒸气,汞蒸气和汞的化合物多有剧毒。人们可通过污染的空气、水、土壤、食物等多种渠道接触到汞,其广泛存在于各类环境介质和食物链(尤其是鱼类)中。在汞的所有形态中,甲基汞是最有毒害的形式,它易溶于脂类,且被人体吸收后排出慢,毒性大,是高神经毒剂,多在脑部积累,其毒性可以通过食物链的生物积累和生物放大作用富集在动物体内,达一定剂量后引起神经兴奋中毒。研究发现甲基汞可以很容易地就穿过胎盘在血液大脑屏障系统发育完全之前就集中到中枢神经系统,但甲基汞所导致神经毒害的基本机制直到现在都没有得到清楚的阐述。

2014年3月发表于《Environmental Toxicology》的 Excitotoxicity and oxidative damages induced by methylmercury in rat cerebral cortex and the protective effects of tea polyphenols 中,为了弄清楚甲基汞致毒的机理,研究人员将小鼠培养在不同剂量的氯化甲基汞条件下,四星期后对甲基汞对小鼠的神经毒害影响进行了评估。实验采用了免疫组化学着色法、实时定量PCR、蛋白质印记法等多种技术手段对小鼠大脑皮层中的谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸受体RNA、蛋白表达量、细胞凋亡水平、形态学的变化等指标进行了测定,从微观的分子水平和宏观的表形变化两方面对甲基汞的毒害机制进行了研究。另外,实验中1mmol/kg的茶多酚预处理过的实验组对甲基汞引起的神经毒害表现出保护作用,缓解了甲基汞对小鼠大脑的伤害。

实验中发现,与对照相比,接触到氯化甲基汞的小鼠,其大脑皮层内谷氨酸-谷氨酰胺循环系统遭到破坏的同时,细胞内钙离子平衡也被打破,根据氯化甲基汞的浓度不同而产生不同程度的兴奋中毒。实验数据显示12μmol/kg氯化甲基汞处理过的小鼠,其催化谷氨酸合成谷氨酰胺的谷酰胺合成酶活性降低,而催化谷氨酰胺合成谷氨酸的磷酸激活谷氨酰胺酶活性升高,致使谷氨酸积累,而谷氨酸又是一种主要的神经兴奋递质,广泛参与大脑的许多日常功能,过量的谷氨酸积累便会导致机体产生兴奋中毒。另外,其细胞内的钙离子平衡被打破,活性氧水平也显著增高,12μmol/kg氯化甲基汞处理过的小鼠其自由钙离子和活性氧的水平分别是对照组的1.7倍和3倍,大量钙离子的积累最终将导致细胞的凋亡及坏死,过量的活性氧则可导致细胞的过氧化反应伤害,从而引起对小鼠大脑皮层的损伤。

此研究还首次探索了茶多酚在甲基汞引发的神经中毒中的保护作用,实验中1mmol/kg茶多酚预处理过的暴露在12μmol/kg氯化甲基汞中的小鼠,其无论是在谷氨酸的积累量、活性氧的水平,还是细胞的凋亡水平上都显著低于未受茶多酚处理过的暴露在同浓度甲基汞下的小鼠,这些实事证明了茶多酚对甲基汞所引起的神经中毒具有缓解作用。有报道称茶多酚拥有包括抗氧化能力、消炎、清除自由基等一系列有效的特性,此外,还能阻碍脂质的过氧化、调节酶的活性,它的这些特性在甲基汞引起的神经中毒的保护上起着重要作用。

甲基汞在人们日常生活中具有广泛的接触性,且能引发哺乳动物的神经中毒,深究其致毒机理具有重要的保护意义。茶多酚则是人们容易获得的一类抗氧化物质,它对甲基汞引起的神经中毒的缓解作用,为人们生活中预防及缓解甲基汞中毒提供了一条有效的途径。

选材出处:Excitotoxicity and oxidative damages induced by methylmercury in rat cerebral cortex and the protective effects of tea polyphenols